Enunciado

Um corpo de provas de ferro fundido maleável, tendo uma seção transversal retangular com dimensões de 4.8mm × 15.9mm (3/16in × 5/8in) é deformado em tração. Usando os dados carga-alongamento mostrados na tabela a seguir, complete os itens (a) a (f).

  1. Represente graficamente os dados da tensão de engenharia em função da deformação de engenharia.
  2. Calcule o módulo de elasticidade.
  3. Determine o limite de escoamento para uma pré-deformação de 0.002.
  4. Determine o limite de resistência à tração para essa liga.
  5. Calcule o módulo de resiliência.
  6. Qual é a ductilidade em termos do alongamento percentual?

Passo 1

Esse problema exige que façamos um gráfico de tensão-deformação para um ferro fundido dúctil, dados seus dados de comprimento de carga de tração e, em seguida, determinemos algumas de suas características mecânicas.

Na letra a:

Os dados são plotados abaixo em dois gráficos: o primeiro corresponde a toda a curva de tensão-deformação, enquanto que, no segundo, a curva se estende um pouco além da região elástica da deformação.

Passo 2

Na letra b:

O módulo de elasticidade é a inclinação na região elástica linear (Equação 6.10) como

E = Δ σ Δ ϵ = 200 × 1 0 3   M P a = 200   G P a

Passo 3

Na letra c:

Para a força de escoamento, a linha de compensação de deformação de 0,002 é desenhada tracejada. Ele cruza a curva tensão-deformação a aproximadamente 280 MPa (40.500 psi).

Passo 4

Na letra d:

A resistência à tração é de aproximadamente 410 MPa (59.500 psi), correspondendo à tensão máxima no gráfico de tensão-deformação completo.

Passo 5

Na letra e:

Da Equação 6.14, o módulo de resiliência é apenas

U r = σ y 2 2 E

que, usando os dados computados acima, gera um valor de

U r = 1.96 × 1 0 5   J / m 3

Passo 6

E, finalmente, na letra f:

A ductilidade, em percentagem de alongamento, é apenas a deformação plástica na fratura, multiplicada por cem. A tensão total da fratura na fratura é de 0,185; subtrair a tensão elástica (que é cerca de 0,001) nos deixa com uma tensão plástica de 0,184. Assim, a ductilidade é de cerca de 18,4% EL.

Resposta

  1. E = Δ σ Δ ϵ = 200 × 1 0 3   M P a = 200   G P a
  2. Ele cruza a curva tensão-deformação a aproximadamente 280 MPa (40.500 psi).
  3. A resistência à tração é de aproximadamente 410 MPa (59.500 psi), correspondendo à tensão máxima no gráfico de tensão-deformação completo.
  4. U r = 1.96 × 1 0 5   J / m 3
  5. A ductilidade é de cerca de 18,4% EL.
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